什么是纳米定位

纳米定位技术及其应用领域

纳米定位是一种移动、测量和定位设备或仪器的技术，其精度可达到亚微米级别。从定义来看，通常指的是短距离内的高速运动；例如，在纳米定位术语中，行进1.0mm的运动装置会被认为是在该技术的极端条件下运行的。更常见的是，纳米定位系统被设计成在几微米的距离内，以1纳米或更少的增量产生可重复的、高精度的运动。

纳米定位系统通常用于移动和定位设备，例如工具，探针，传感器或扫描仪。在不同情况下，通常会要求将设备移动到一个设定的位置，并长时间精确地固定在原位，或短暂定位，然后在高速状态下多次重新定位设备。

纳米定位系统应用于哪些领域？

纳米定位系统可实现快速移动，且始终能达到纳米级精度，是精密实验室、研究和制造应用的理想选择。

其中包括用于生产计算机硬盘驱动器读/写磁头的高性能线性平台；医疗设备，如眼科手术中的激光镜定位、活细胞成像、DNA测序和神经科学的多光子显微镜；以及材料研究中使用的原子力显微镜。

纳米定位系统的工作原理是什么？

尽管纳米定位系统可以通过多种方式构建，但最有影响力的是由Queensgate (Prior Scientific的一个品牌)首创的——已被验证的压电技术。

压电效应最初是由Jacques和Pierre Curie在1880年发现的。 他们发现，当对石英或其他晶体施加机械力时，晶体内会产生电荷。他们还证明了电场导致晶体膨胀或收缩；后来被称为“逆压电效应”。

纳米定位系统利用这一原理，使用电信号激发压电层，这些压电层会随着施加的电压而膨胀。通过将机构的一侧固定在参考底板或平台上，同时允许另一侧移动，可以创建具有极高机械刚度的亚原子分辨率的线性促动器。

例如，长度为20mm的压电堆栈通常可能有200层，每层厚100微米。 每施加100伏电压，堆栈就会膨胀15微米，并能产生约750N的力。固有的高刚度会导致相应的高谐振频率，使设备能够以可控的方式快速移动。

然而，压电器件是非线性的，具有迟滞性。 需要外部传感器来控制其确切位置。因此，可通过使用电容传感器来实现其位置控制，电容传感器由两个相距约500微米的导电薄膜组成，并由介电气隙隔开，以给出设定的电容值。

将传感器的一侧连接到纳米定位装置的移动平台，另一侧连接到固定平台，可以检测到电容的变化。使用该测量作为反馈控制环路的输入，可确定移动平台的确切位置，具有出色的分辨率、线性度、稳定性和可重复性。

该系统增加了专门加工的柔性铰链，用于引导每个运动轴，再加上机械放大器和相关传感和控制电子设备，从而创建出可以进行亚纳米级精度的纯正交运动的设备。

纳米定位专家

在Queensgate，我们一直致力于设计、开发和制造先进的纳米定位系统，走在亚原子运动、测量和定位科学研究的前端，开创并完善了压电和电容传感技术的应用。我们的系统遍布全球，从研究、科学和医疗、到电子和工业等领域，为此我们积累了无与伦比的知识和经验——这也使得Queensgate成为纳米定位领域的首选专家。

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